DE1573895C

DE1573895C - Procedure for shear testing of materials

Info

Publication number: DE1573895C
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dr. 6000 Frankfurt. GOIn 29-04 Ruff
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Publication date: 1972-09-21

Description

3030th

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Scherprüfung von Werkstoffen mittels einer plattenförmigen Probe, aus der ein kreisförmiges Kernstück herausgeschert wird.The invention relates to a method for shear testing of materials by means of a plate-shaped Sample from which a circular core is sheared out.

Bei den Scherprüfungen von Werkstoffen sind im wesentlichen fünf Möglichkeiten bekannt:There are essentially five known options for shear testing materials:

Die Prüfung mittels Torsionsproben,The test using torsion tests,

die Prüfung mit Schermessern für langgestreckte, an ihren Enden eingespannte Proben,testing with shear blades for elongated specimens clamped at their ends,

die Prüfung mit Stanzwerkzeugen bei plattenförmigen Proben,testing with punching tools for plate-shaped specimens,

die Prüfung ohne die Verwendung irgendwelcher Scherwerkzeuge an plattenförmigen Proben mit in bestimmter Art und Weise gelegten Einschnitten und schließlichthe test without the use of any shearing tools on plate-shaped specimens incisions made in a certain way and finally

die Prüfung ohne die Verwendung besonderer Scherwerkzeuge für langgestreckte Proben.the test without the use of special shear tools for elongated specimens.

Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß beim Einsatz irgendwelcher Torsions- oder Scherwerkzeuge unerwünschte, ungleichmäßige und unübersichtliche Spannungsverhältnisse im Scherquerschnitt und seiner Umgebung auftreten. Bei langgestreckten Proben besteht außerdem der Nachteil, daß bei den Schubmessungen noch eine Reihe experimenteller Schwierigkeiten auftreten, die sich darin äußern, daß die erforderlichen Messungen nur mit Ablenkspiegeln erfolgen können, wenn sie eine hinreichende Genauigkeit 3μΓκτεΐ8εη sollen.However, these known methods have the disadvantage that when using any torsion or Shear tools undesirable, uneven and confusing stress relationships in the shear cross-section and its surroundings. In the case of elongated specimens there is also the disadvantage that a number of experimental difficulties arise in the thrust measurements say that the necessary measurements can only be made with deflecting mirrors if they are sufficient Accuracy 3μΓκτεΐ8εη should.

Die Nachteile der bekannten Verfahren werden dadurch beseitigt, daß für eine plattenförmige Scherprobe ein kreisförmiger zylindrischer Scherquerschnitt mit wesentlich klareren Spannungsverhältnissen als bisher geschaffen wird, und zwar insbesondere dann, wenn die Scherkräfte am Rand dieser Kerben angreifen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Kernstück oben und unten durch zwei übereinanderliegende Ringkerben gleichen Kerbdurchmessers begrenzt wird, die Scherkräfte auf dem Rand dieser Kerben angreifen und die Verbindungsgerade dieser Angriffspunkte der Scherkräfte mit der vertikalen Achse der Probe einen Winkel von 45° bildet.The disadvantages of the known method are eliminated that for a plate-shaped shear test a circular cylindrical shear section with much clearer stress ratios than has been created so far, especially when the shear forces act on the edge of these notches. According to the invention this is achieved in that the core piece above and below by two superimposed Annular notches of the same notch diameter are limited, the shear forces on the edge of this Attack notches and the straight line connecting these points of application of the shear forces with the vertical Axis of the sample forms an angle of 45 °.

Vorzugsweise wird an der Unterseite des herauszuscherenden Kernstücks der Probe eine Vorrichtung für Schubmessungen angeordnet. Mit Vorteil ist an der einen Seite der Probe ein Ultraschallkopf angebracht, mit dessen Hilfe bei der Aufnahme von Scherdiagrammen auf einem Oszillografen der Beginn der Werkstoffzerstörung beobachtet bzw. elektronisch signalisiert wird.Preferably, it is on the underside of the to be sheared out A device for thrust measurements is arranged at the heart of the sample. With advantage is on An ultrasound head is attached to one side of the sample, with the help of which when recording shear diagrams the beginning of the material destruction observed or electronically on an oscillograph is signaled.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu, eine davon ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigtThe invention allows a wide variety of possible embodiments, one of which is shown in the drawing shown, namely shows

F i g. 1 die Scherprüfung von Probeplättchen mit doppelseitiger Ringkerbe,F i g. 1 the shear test of test wafers with a double-sided ring notch,

F i g. 2 das Scherdiagramm von einem weich geglühten Stahl C 15 mit HB 30/2,5 = 121 kp/mm²,F i g. 2 the shear diagram of a soft annealed steel C 15 with HB 30 / 2.5 = 121 kp / mm ² ,

F i g. 3 das Scherdiagramm von einem perlitischen Gußeisen GGL 25 mit HB 30/2,5 = 234 kp/mm².F i g. 3 the shear diagram of a pearlitic cast iron GGL 25 with HB 30 / 2.5 = 234 kp / mm ² .

In F i g. 1 bedeutet 1 die plattenförmige zu untersuchende Probe mit den zwei übereinanderliegenden Ringkerben 8, 9, die innerhalb der Probenplatte ein Kernstück 10 mit der Scherhöhe h begrenzen, das vom Druckstempel 2 mit schmalem Auflagerand und kleinem Führungstift in der Mitte bei der Prüfung eines Werkstoffs herausgeschert wird.In Fig. 1 means 1 the plate-shaped sample to be examined with the two superimposed ring notches 8, 9, which delimit a core piece 10 with the shear height h within the sample plate, which is sheared out by the pressure stamp 2 with a narrow support edge and a small guide pin in the middle when testing a material .

Probe 1 liegt hierbei auf einem Auflageklotz 3 mit einer ersten kleineren Aussparung für das herauszudrückende Kernstück 10 der Probe und einer zweiten größeren Aussparung für eine unterhalb der Probe anzubringende Schubmeßvorrichtung 11. Die auf dem oberen Kerbenrand des Kernstücks und dem unteren Kerbenrand der Probenplatte angreifenden Scherkräfte liegen auf einer Geraden 7, die mit der Probenachse einen Winkel von 45° bildet. Die Schubmeßvorrichtung kann aus einer einfachen mit einer Schraube 5 befestigten Meßuhr 4 oder aus einem elektrischen Induktivgeber bestehen, deren Füllstift in beiden Fällen aber nur die Unterseite des herauszuscherenden Kernstücks berühren darf.Sample 1 lies on a support block 3 with a first smaller recess for the one to be pushed out Core 10 of the sample and a second larger recess for one below the sample to be attached thrust measuring device 11. The on the upper notch edge of the core piece and the lower notch edge of the sample plate acting shear forces lie on a straight line 7, which with the Sample axis forms an angle of 45 °. The thrust measuring device can be from a simple with a Screw 5 attached dial gauge 4 or consist of an electrical inductive sensor, the filler pin in both cases, however, may only touch the underside of the core piece to be sheared out.

Diese letzte Forderung muß nämlich bei obigen Schubmessungen erfolgen, weil andernfalls, wenn beispielsweise Schubmessungen allein zwischen dem Druckstempel 2 und dem Auflageklotz 3 erfolgen, auch die jeweiligen Eindrückungen des Druckstempels 2 auf der Oberseite der Probe 1 mitgemessen würden, die keinesfalls zur obengenannten allein interessierenden Scherhöhe h gehören. Dasselbe betrifft natürlich die Eindrückungen von Schermessern oder Lochstanzwerkzeugen bei den bekannten übrigen Scherprüfungen, wodurch im allgemeinen irgendwelche Schubmessungen an solchen Proben illusorisch werden.This last requirement must be made in the case of the above thrust measurements, because otherwise, if, for example, thrust measurements are carried out only between the plunger 2 and the support block 3, the respective indentations of the plunger 2 on the upper side of the sample 1 would also be measured, which in no way correspond to the above-mentioned only shear height of interest h belong. The same applies, of course, to the indentations of shear knives or hole punching tools in the other known shear tests, which generally makes any shear measurements on such samples illusory.

Eine ähnliche Betrachtung der Fehler bei Schubmessungen, wie sie am Mittelteil einer Scherprobe durch die Eindrückungen von Druckstempeln, Schermessern oder Lochstanzwerkzeugen entstehen, ist aber auch für die eventuellen Formänderungen am Außenrand oder den weiter außen liegenden Enden einer Scherprobe anzustellen. Im vorliegenden Falle wurden solche äußeren Formänderungen an einer Probe zunächst jedoch nicht bemerkt; sei es vielleicht wegen der immer voreilenden größeren Verschie-A similar consideration of the errors in shear measurements as they are on the middle part of a shear test caused by the indentations of pressure punches, shear knives or hole punching tools but also for the possible changes in shape at the outer edge or the ends located further out to do a shear test. In the present case, such external shape changes were on a Sample not noticed at first; be it perhaps because of the larger and larger

bungen von Werkstoffteilchen längs der Scherhöhe h einer Probe oder sei es auch wegen der immer wesentlich geringeren Flächendrücke am Außenrand einer solchen Probe, was schließlich zur erlaubt erscheinenden Vernachlässigung solcher möglicher Außenrand-Formänderungen führte.Exercises of material particles along the shear height h of a sample or be it because of the increasingly lower surface pressures on the outer edge of such a sample, which ultimately led to the seemingly permissible neglect of such possible outer edge shape changes.

Der Wert genauerer Schubmessungen an solchen Scherproben mit doppelseitigem Ringkerb besteht dabei vor allem in einer besseren Kennzeichnung der physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffs, als es bisher bei Zugproben und vielen anderen Proben möglich war. Der Grund hierfür ist offenbar in erster Linie die wohldefinierte Zweiachsigkeit der Beanspruchung eines Werkstoffelements bei der vorliegenden Scherprüfung, während bei einer Zugprüfung nur mit dem Vorherrschen einer einachsigen Beanspruchung gerechnet wird.The value of more precise shear measurements on such shear specimens with a double-sided ring notch exists above all in a better identification of the physical properties of a material than it was previously possible with tensile specimens and many other specimens. The reason for this is apparently first Line the well-defined biaxiality of the stress on a material element in the present case Shear test, while in a tensile test only with the predominance of uniaxial stress is expected.

Bei den mit den neuen Scherproben genauer zu kennzeichnenden physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffs handelt es sich hierbei:One of the physical properties to be identified more precisely with the new shear test specimens Material is:

1. um eine Ermittlung der Scher- oder Fließgrenzen T₅;1. To determine the shear or yield strength T ₅ ;

2. um die Angabe eines Schermoduls S' bis zum Erreichen von r_s;2. to specify a shear modulus S ' until r _{s is reached} ;

3. um die Auffindung eines noch näher zu definierenden Formenänderungsbehinderungsfaktors / im elastischen Bereich des Werkstoffs;3. To find a form-change impediment to be defined in more detail elastic range of the material;

4. danach um den Verlauf der Spannungs-Schub-Kurve im plastischen Bereich des Werkstoffs und4. then about the course of the stress-shear curve in the plastic range of the material and

5. um die Bestimmung eines maximal erreichbaren Schubes bei einer Scherfestigkeit r_R, sobald der Beginn der Werkstofftrennung in dem auf Scherung beanspruchten Querschnitt erfolgt.5. To determine a maximum achievable shear at a shear strength r _R , as soon as the material separation begins in the cross-section subject to shear stress.

Der Beweis, daß bereits ähnliche genauere Schubmessungen, ausgeführt an zylindrischen Scherproben mit umlaufendem Kerb, einen guten Einblick in die charakteristischen Eigenschaften eines Werkstoffs gegeben haben, wurde schon in verschiedenen früheren Veröffentlichungen des Erfinders erbracht. Bis dato handelte es sich aber dabei nur um zylindrische gekerbte langgestreckte Proben in verhältnismäßig komplizierten, gelenkigen Einspannungsvorrichtungen, mit denen wohl eine Reihe guter Ergebnisse erzielt werden konnte, die aber den Prüfer immer einen noch größeren Material- und Zeitaufwand kostete, was eine allgemeinere Verbreitung solcher Schubmessungen verhinderte. Das neue oben beschriebene Scherprüfverfahren mit plattenförmigen kleineren und viel leichter und rascher herzustellenden Proben mit zwei übereinanderliegenden Kerben verringert diese Kosten aber nun sehr, und dies schon allein deswegen, weil jetzt noch eine sehr einfache Probenauflage mit Druckstempel ohne jede Gelenke erforderlich ist.Proof that similar, more accurate shear measurements have already been carried out on cylindrical shear specimens with a circumferential notch, gives a good insight into the characteristic properties of a material has already been provided in various earlier publications by the inventor. Until now But if these were only cylindrical, notched, elongated specimens in relatively complex, articulated jigs which are believed to have given a number of good results could, which, however, always cost the examiner an even greater expenditure of material and time, which is more general Prevented the spread of such thrust measurements. The new shear test method described above with plate-shaped smaller and much easier and faster to produce samples with two Superimposed notches now reduce these costs very much, if only because now a very simple sample support with pressure stamp without any joints is required.

Dabei hat das neue Verfahren mit plattenförmigen doppelseitig gekerbten Proben aber nicht nur eine Vereinfachung und Verbilligung bei der Probenherstellung und Prüfungsausführung zur Folge, sondern durch eine erhöhte Meßgenauigkeit auch noch eine wesentliche Bereicherung in der Zahl der Erkenntnisse gebracht, was im folgenden noch etwas näher erläutert werden soll. Die bis dato mit langgestreckten zylindrischen gekerbten Proben erzielten Erkenntnisse beschränkten sich im wesentlichen auf eine Verbesserung der Bestimmung' von Fließgrenzen, wobei über den gleichzeitig hierbei ermittelten Schermodul vorläufig jedoch nur sehr vage Angaben gemacht werden konnten. Gerade in letzterer Beziehung läßt sich aber jetzt die Spannungs-Schub-Kurve des Verfahrens mit der neuen plattenförmigen Probe mit doppelseitigen Ringkerben viel besser deuten, wenn zusätzlich der bereits obengenannte Formänderungsbehinderungsfaktor / eingeführt wird. Nur im Idealfalle eines zähen Werkstoffs ist nämlich damit zu rechnen, daß eine solche Formänderungsbehinderung / entfällt, d.h., daß dieser /-Faktor dann gleich 1 wird, was gerade bei der vorliegenden Probe mit allseitig sich gut abstützenden Werkstoffteilchen im Scherquerschnitt leicht festzustellen ist.The new method with plate-shaped specimens notched on both sides has not just one Simplification and cheaper in the preparation of samples and test execution result, but also a substantial enrichment in the number of findings due to an increased measuring accuracy brought, which will be explained in more detail below. The hitherto with elongated cylindrical Findings obtained with notched samples were essentially limited to improvement the determination of the flow limits, whereby the shear modulus determined at the same time is provisional however, only very vague information could be given. But it is precisely in the latter relationship that now the stress-thrust curve of the procedure with the new plate-shaped sample with double-sided Ring notches can be interpreted much better if the deformation hindrance factor already mentioned above is also added / is introduced. Only in the ideal case of a tough material is it to be expected that such a deformation hindrance / does not apply, i.e. that this / -factor then equals 1, which especially in the case of the present sample with material particles well supported on all sides in the shear cross-section is easy to determine.

Um zu einer eindeutigen Definition eines solchen /-Faktors zu gelangen, ist deshalb für die Schubverformung der neuen Probe zunächst einmal der hierbei sich ergebende Gleitwinkel γ = -j- genauer zuIn order to arrive at a clear definition of such a / -factor, the resulting slip angle γ = -j- must first be more precisely for the shear deformation of the new specimen

untersuchen, der sich in diesem Falle, reine Schubverhältnisse zugrunde legend,investigate, which in this case, based on pure thrust ratios,

a) aus der Werkstoffzusammendrückung <5_; = -=- h a) from material compression <5 _; = - = - h

undand

b) aus dem äußeren meßbaren Schub δ_α zusammensetzt, dem dann als Formänderungsbehinderungsfaktor die Zahl / hinzuzufügen ist, so daß sich jetzt ergibtb) composed of the external measurable thrust δ _α , to which the number / is then to be added as a deformation hindering factor, so that this now results

δ_γ = S₁ + f · δ_α = -γ ■ h + f · δ_α. δ _γ = S ₁ + f · δ _α = -γ ■ h + f · δ _α .

Setzt man in dieser Gleichung jetzt nur noch öy = yd ein und für γ, gemäß Hockschem Gesetz ■für Schub den Quotienten aus der jeweils vorliegenden Schubspannung τ und dem Schermodul S, so erhält man durch leichte Umformung für einen solchen Schermodul S schließlich:If one now only substitutes öy = yd in this equation and for γ, according to Hock's law ■ for shear, the quotient of the respective shear stress τ and the shear modulus S, one finally obtains by a slight transformation for such a shear modulus S:

S =S =

τ(ά- h/2)τ (ά- h / 2)

worin also zur Bestimmung von S alle Größen bis auf den Wert von / genau anzugeben wären, nämlichin which, to determine S, all quantities except for the value of / would have to be specified, namely

die Schubspannung τ — -ψ bei P als Scherkraft und F als Scherquerschnitt nah, der Kerbdurchmesser d und die Scherhöhe h durch Messung am besten durch Meßmikroskop und ö_a durch Messung mittels Meßuhr oder Induktivgeber gemäß F i g. 1.the shear stress τ - -ψ at P as the shear force and F as the shear cross-section , the notch diameter d and the shear height h by measurement, best with a measuring microscope and ö _a by measurement with a dial gauge or inductive sensor according to FIG. 1.

Der noch offene Faktor / wäre also auf diesem Wege allein mit Hilfe einer Scherprobe, von der man ihren wahren Schermodul S zunächst noch nicht kennt, überhaupt nicht zu ermitteln. Dafür kann man aber diesen Faktor /nun auch als ein besonderes kennzeichnendes Bindeglied zu anderen Werkstoffprüfungen betrachten, wofür sich dann als einfachste Beziehung sofort diejenigen zwischen dem Schermodul S und dem Elastizitätsmodul E anbietet, da bekanntlich im Idealfalle £ = 2,6 S wird.The still open factor / would therefore not be able to be determined at all in this way solely with the help of a shear test, of which the true shear modulus S is not yet known. On the other hand, this factor / can now also be regarded as a special characteristic link to other material tests, for which the simplest relationship is that between the shear modulus S and the modulus of elasticity E , since, as is well known, in the ideal case, £ = 2.6 S.

Legt man also dieses Idealverhältnis auch im vorliegenden Fall für den Wert / = 1 fest, so ergibt sich ganz einfach:If one defines this ideal ratio for the value / = 1 in the present case, the result is very easily:

2,6,2.6,

wobei alsowhere so

C' C '

τ (d - h/2) τ (d - h / 2)

mit der doppelseitig gekerbten neuen Probe und der Elastizitätsmodul E nur mit Hilfe einer zweiten Probe zu bestimmen sind; sei es, daß für E eine Zug-with the new sample notched on both sides and the modulus of elasticity E can only be determined with the aid of a second sample; be it that for E a train

oder Biegeprobe benutzt wird, oder sei es, daß ein anderes bekanntes Bestimmungsverfahren für £ vereinbart wird.or bending test is used, or another known method of determination for £ is agreed will.

Wie richtig eine solche Definition für einen Formänderungsbehinderungsfaktor / an der neuen Scherprobe war, wird man allerdings erst im Laufe der Zeit ermessen, wenn man in Zukunft die verschiedenen Werkstoffe auch noch mit einer bestimmten Gütezahl / zur Kennzeichnung ihrer jeweiligen Formbeständigkeit versieht, über die rein praktische Bedeutung dieser Gütezahl hinaus ist aber ein solcher /-Wert auch noch deshalb besonders bemerkenswert, weil er in diesem Falle schon aus dem rein elastischen Bereiche eines Werkstoffs eine Zahl liefert und Aussagen gestattet, die bisher nur unter Hinzuziehen des plastischen Werkstoffbereichs zu erhalten waren und deshalb auch im wesentlichen nur auf dieses Gebiet bezogen wurden.How correct such a definition for a deformability factor / was at the new shear test, however, will only be assessed in the course of time when the various Materials also with a certain figure of merit / to identify their respective dimensional stability knows, beyond the purely practical meaning of this figure of merit, there is such a figure / Value is also particularly noteworthy because in this case it is derived from the purely elastic A number of areas of a material provides a number and allows statements that were previously only available with the help of the plastic material range were to be obtained and therefore essentially only in this area were obtained.

In den in F i g. 2 und 3 dargestellten Fällen handelte es sich um ein und dieselbe Probengröße von rund 30 mm Außendurchmesser, 10 mm Gesamthöhe, 3 mm Scherhöhe und einem Kerbdurchmesser von 15 mm bei einem Kerbradius von 0,25 mm. Um an ihnen die Scherdiagramme aufzunehmen, wurde eine normale Zerreißmaschine verwendet, die stufenweise von 200 zu 200 kp auf Druck belastet wurde, wobei als Probenauflage mit Druckstempel die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung verwendet wurde.In the in F i g. 2 and 3, it was one and the same sample size of around 30 mm outer diameter, 10 mm total height, 3 mm shear height and a notch diameter of 15 mm with a notch radius of 0.25 mm. In order to record the shear diagrams on them, a normal one was used Tearing machine used, which was loaded gradually from 200 to 200 kp on pressure, with as a sample support with the plunger the device shown in Fig. 1 was used.

Wie die Scherdiagramme in F i g. 2 und 3 zeigen, kann man also mit gleichen Proben sowohl für die zähen wie für die spröderen Werkstoffe eine Fließgrenze bzw. eine Schergrenze t_s sehr gut erkennen und bei dem weichen C-15-Stahl sogar hier, ähnlich wie bei einer Zugprobe, sehr deutlich eine obere und untere Fließgrenze.As the shear diagrams in Fig. 2 and 3 show, with the same samples, a flow limit or a shear limit t _s can be recognized very well for both the tough and the more brittle materials, and with the soft C-15 steel even here, similar to a tensile test, very well clearly an upper and lower yield point.

Bei den aus diesen Diagrammen erhaltenen Schermodulen S' = f-S für C-15-Stahl = 7432kp/mm² und für das graue Gußeisen GGL 25 = 4760 kp/mm² war der /-Wert im ersteren Falle gleich 1 und im letzteren gleich 1,37.For the shear modulus S '= fS obtained from these diagrams for C-15 steel = 7432 kp / mm ² and for the gray cast iron GGL 25 = 4760 kp / mm ² , the / value was 1 in the former case and 1 in the latter , 37.

Darüber hinaus zeigten die beiden Scherdiagramme aber auch an ihrem plastischen Werkstoffbereich einen sehr aufschlußreichen unterschiedlichen Verlauf, wobei beim Stahl C 15, bezogen auf die Scherhöhe h, ein maximaler Schub von 78,3% und beim Gußeisen GGL 25 ein solcher von nur 5,1% erreicht wurde.In addition, the two shear diagrams also showed a very informative different course in their plastic material range, with steel C 15, based on the shear height h, a maximum thrust of 78.3% and with cast iron GGL 25 a maximum thrust of only 5.1 % has been reached.

Auch für die Bestimmung des maximalen Schubs sowie der zu diesem Schub gehörenden Scherfestigkeit wurde in diesem Falle bei den vorliegenden Proben ein neuartiger Weg beschritten, indem nämlich zur Anzeige des Beginns der Werkstofftrennungen, wenn sich beim maximalen Schub im Kerbgrund der Probe die ersten kleinen Risse zeigen, ein Ultraschallgerät mit kleinem 5-mm-0-Schallkopf 6 benutzt wurde, der seitlich an der Probe, wie es gleichfalls aus der F i g. 1 zu ersehen ist, angebracht wurde, indem hierfür ein Haltering mit Fixierschraube verwendet wurde, der wegen seiner Einfachheit in F i g. 1 nicht mehr eingezeichnet wurde. Eine solche besondere Anzeigevorrichtung für den Beginn einer Werkstofftrennung mit Bildung kleinerer Risse im Kerb wird im vorliegenden Falle vor allem bei den Werkstoffen mit einem /-Wert > 1 erforderlich, da bei diesen Werkstoffen die gegenseitige Abstützung der kleinsten Teilchen rechts und links vom Scherquerschnitt mit steigender Beanspruchung immer mehr zunimmt, so daß schließlich bei Höchstbeanspruchung ein Spannungsanstieg selbst dann noch erfolgt, nachdem im Kerbgrund bereits kleinere Risse entstanden sind. Dabei ist dieser übergang zur Rißbildung im Kerbgrund bei Höchstbeanspruchung auf einem Scherdiagramm unmittelbar durch eine gleichfalls eintretende, etwas beschleunigte Schubzunahme der Probe meist nicht klar zu erkennen, wohl aber gut mit einem Ultraschallgerät, was ebenfalls durch Beobachtung solcher Risse mittels Mikroskop bei 10- bis 20facher Vergrößerung leicht nachzuweisen ist. Schon das Annähern an den Beginn der Werkstofftrennung erkennt man auf dem Bildschirm eines Ultraschallgeräts meist sehr deutlich, indem nämlich dann die Schwingungsamplitude des Schallechos aus dem Bereich der Scherhöhe der Probe einen ziemlich schnell erfolgenden überraschenden Anstieg aufweist, wonach man dann nicht mehr lange zu warten braucht, bis wiederum ein Abfall dieser Amplitude eintritt, den Beginn der Rißbildung im Kerb anzeigend.Also for determining the maximum shear and the shear strength associated with this shear In this case, a new approach was taken for the samples at hand, namely to Indication of the beginning of the material separation when the maximum thrust is in the notch base of the specimen the first small cracks show that an ultrasound device with a small 5 mm 0 transducer 6 was used, the on the side of the sample, as can also be seen from FIG. 1 can be seen, has been attached by means of a Retaining ring with fixing screw was used, which because of its simplicity in F i g. 1 no longer shown would. Such a special display device for the beginning of a material separation with the formation of smaller cracks in the notch, especially in the case of the materials with a / -Value> 1 required, because with these materials the mutual support of the smallest particles to the right and left of the shear cross-section increases more and more with increasing stress, so that finally in the event of maximum stress, an increase in stress occurs even after in the notch base Small cracks have already appeared. This transition is to crack formation in the notch base under maximum stress on a shear diagram immediately by a somewhat accelerated one that also occurs The increase in thrust of the sample is usually not clearly visible, but it can be clearly seen with an ultrasound device, which is also easy by observing such cracks with a microscope at 10 to 20 times magnification is to be proven. Already the approach to the beginning of the material separation can be seen on the screen of an ultrasound device usually very clearly, namely then the oscillation amplitude of the Sound echoes from the area of the shear height of the sample show a surprising increase that occurs rather quickly after which one does not have to wait long until this amplitude drops again occurs indicating the onset of cracking in the notch.

Mit einer klaren Definition des maximalen Schubs bei der vorliegenden neuen Scherprobe war hierbei auch eine eindeutige Definition für eine maximale Scherfestigkeit τ_κ gegeben, wobei hier der Scherfestigkeit τ der Index R beigefügt wurde, um auch gleichzeitig darauf hinzuweisen, daß nicht immer bei einem maximalen Schub sogleich ein Lastabfall an einer Zerreißmaschine erfolgt, sondern daß es sich in diesem Falle um eine beginnende sichtbar werdende Werkstofftrennung handelt, die mittels eines Ultraschallgeräts festgestellt worden ist.With a clear definition of the maximum shear in the present new shear test, there was also a clear definition for a maximum shear strength τ _κ , with the index R being added to the shear strength τ in order to indicate at the same time that not always with a maximum shear Immediately there is a drop in load on a tearing machine, but that in this case it is a matter of a beginning becoming visible material separation, which has been determined by means of an ultrasonic device.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß das beschriebene neue Verfahren zur Scherprüfung von Werkstoffen, anwendbar in gleicher Weise sowohl bei sehr zähen wie bei spröderen Werkstoffen, eine Fülle von Werkstoffaussagen gestattet, die in dieser Zahl und dieser Eindeutigkeit und Genauigkeit mit geringfügigsten Mitteln mit einem anderen Werkstoffprüfverfahren kaum zu erwarten sind.In summary, it can be stated that the described new method for shear testing of Materials that can be used in the same way for both very tough and brittle materials Abundance of material statements allowed in this number and this uniqueness and accuracy with The slightest means with a different material test method are hardly to be expected.

Dabei ist das obengenannte Verfahren natürlich in gewissem Umfange auch noch änderungsfähig, sei es, daß die in Fig. 1 beschriebene Druckbeanspruchung der Probe nicht von oben, sondern vor. unten oder auch von der Seite her erfolgt, oder sei es, daß man aus der Druckvorrichtung durch Umleitung der angreifenden Scherkräfte eine Zugvorrichtung macht, wenn nur die Probenform mit doppelseitigen Ringkerb beibehalten wird.The above-mentioned procedure can of course also be changed to a certain extent, be it that the compressive stress on the sample described in FIG. 1 is not from above, but from above. takes place below or from the side, or be it that you get out of the printing device by diversion the applied shear forces make a pulling device if only the specimen shape with double-sided Ring notch is retained.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for the shear test of materials by means of a plate-shaped sample from which a circular core piece is sheared out, characterized in that the core piece (10) is limited at the top and bottom by two superposed ring notches (8, 9), the Attack shear forces on the edge of these notches and the straight line (7) connecting the points of application of the shear forces forms an angle of 45 ° with the vertical axis of the sample.

2. The method according to claim 1, characterized in that on the underside of the sheared out At the core (10) of the sample, a device (4, 5) for thrust measurements is attached.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that on the side of the sample an ultrasound head (6) is attached, with the help of which when recording shear diagrams The beginning of the material destruction is observed or electronically signaled with an oscilloscope will.